聚偏氟乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備及表征.pdf

1、聚合物因其具有優(yōu)良的加工性能、耐化學(xué)腐蝕、成本低廉等特點(diǎn)，在電子封裝等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著電子領(lǐng)域與封裝技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的體積成千萬(wàn)倍地縮小，而電子產(chǎn)品工作速度越來(lái)越過(guò)，此時(shí)電子設(shè)備發(fā)熱現(xiàn)象愈發(fā)明顯，使得電子產(chǎn)品的運(yùn)行效率下降、死機(jī)甚至?xí)l(fā)火災(zāi)等危害。聚合物導(dǎo)熱性能較差，不足以滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)散熱性能的需求，而選用高導(dǎo)熱性能填料對(duì)聚合物材料進(jìn)行填充改性已經(jīng)成為工業(yè)常用的提高材料導(dǎo)熱性能的手段。因此，研究制備高導(dǎo)熱性能高分子材料

2、具有十分重要的意義。
　　本文針對(duì)聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride，PVDF）基導(dǎo)熱復(fù)合材料中界面熱阻、導(dǎo)熱填料網(wǎng)絡(luò)、極性晶體等對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響規(guī)律及其作用機(jī)制開(kāi)展研究工作，旨在掌握改善PVDF復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的方法和技術(shù)，闡述其機(jī)理，以期為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的PVDF復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。主要研究成果如下:
　　(1)首先利用聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl pyrro

3、lidone，PVP)對(duì)碳納米管(Carbonnanotubes，CNTs)物理包覆制備CNTs@PVP，再通過(guò)熔融共混法制備復(fù)合材料PVDF/CNTs和PVDF/CNTs@PVP。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能、結(jié)晶行為、流變行為、微觀形貌的表征，研究PVP對(duì)CNTs的分散以及界面熱阻的影響。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)CNTs、PVP含量分別為10wt％、1wt％時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)升高至0.63W/mK，達(dá)到PVDF導(dǎo)熱系數(shù)的3倍之多;通過(guò)

4、結(jié)晶行為研究發(fā)現(xiàn)PVP不會(huì)引起PVDF晶型的變化;形貌表征及流變行為說(shuō)明PVP的引入大幅地改善CNTs的分散并構(gòu)建更致密的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò);通過(guò)紅外分析發(fā)現(xiàn)PVP與PVDF間存在氫鍵作用。綜合上述分析表明，CNTs致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及PVDF與CNTs間界面相互作用的增強(qiáng)是PVDF/CNTs@PVP復(fù)合材料導(dǎo)熱性能提高的主要原因。
　　(2)通過(guò)溶液共混法將氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)引入到復(fù)合材料PVDF/CNTs中，制

5、備PVDF/CNTs/GO復(fù)合材料。通過(guò)形貌表征、流變行為研究發(fā)現(xiàn)，GO促進(jìn)CNTs的分散，并與CNTs形成致密的三維填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);通過(guò)導(dǎo)熱性能測(cè)試及理論模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，GO與CNTs所構(gòu)建三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是導(dǎo)熱性能提高的主要原因。此外，結(jié)晶行為研究表明，GO誘導(dǎo)PVDF生成大量極性的γ晶體。這意味著GO的引入不但可以降低PVDF/CNTs導(dǎo)熱復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，而且可使PVDF具有更多的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　(3)將離子液體(Ion